Pretaljevanje sekundarnih surovin Meiting of scrap materials A. Kert, J. Apat, Železarna Ravne, Ravne na Koroškem J. Lamut, Oddelek za montanistiko, FNT, Univerza v Ljubljani, Aškerčeva 20 V članku so predstavljena mesta nastankov in količine odbruskov in ostružkov v Železarni Ravne; podane so njihove fizikalne lastnosti ter kemične sestave. S poskusi pretaljevanja smo želeli ugotoviti posamezne izplene in dobiti jeklo oziroma predzlitino uporabno za nadaljnjo predelavo. Paper gives the sources of grindings and chips in Ravne Iron and Steel Works. Their physical properties and chemical compositions are presented. With trial meiting yields and obtained alloys (steel or master alloys) usable for further applications were checked. 1 Uvod Raziskali smo predvsem tiste potencialne sekundarne surovine, ki jih še uporabljajo redno v proizvodnji jekla to so predvsem razni odbruski in ostružki. Količine teh raznih sekundarnih surovin so velike, zato jim moramo posvetiti pozornost zaradi ekonomske vrednosti in ekologije. Ostružki in odbruski spadajo med porabni odpadek, ki se naj deponira na posebej pripravljenih odlagališčih. V članku so predstavljena mesta nastankov in količine jeklenih odpadkov v Železarni Ravne; podane so fizikalne lastnosti ter kemične sestave uporabljenih vzorcev. S poskusi pretaljevanja smo želeli ugotoviti posamezne izplene in dobiti jeklo oziroma predzlitino uporabno za nadaljnjo predelavo. 2 Vzorci za eksperimentalno delo Količine odbruskov in ostružkov v Železarni Ravne so podane v tabeli 1. Preiskovali smo odbruske iz valjame, kovačnice, jeklovleka; ostražke iz industrijskih nožev ter jekleni odpadek in iz livarne posebne litine in livarne težkih ulitkov. Iz valjame smo dobili fine odbruske, ki nastajajo pri brušenju gredic na brusilnih strojih. Odsedajo se v odpraševalnih napravah. Iz kovačnice smo preiskali grobe odbruske, nastale pri brušenju odkovkov samo ene vrste jekla. Iz jeklovleka pa mokre odbruske, ki nastajajo pri brušenju vlečenega jekla. V livarni težkih ulitkov in livarni posebne litine pa smo zbrali kovinski odpadek pomešan z livarskim peskom, ki nastaja pri čiščenju ulitkov. V proizvodnji industrijskih nožev sta dve vrsti odpadkov, ki nastanejo pri obdelavi ene vrste nožev—ostružki in mokri odbruski. Odpadkom smo določili vsebnost magnetnega dela, ol ja, vode, nasipno težo ter velikost delcev (tabeli 2 in 3). Rezultati kemijskih analiz so podani v tabeli 4. 3 Pretalje\anje vzorcev 3.1 Pretaljevanje vzorcev r razsutem stanju Odbruske in ostružke smo prelaljevali v srednjefrekvenčni indukcijski peči nazivne kapacitete 20 kg. Najprej smo založili v peč jekleno litino ČL 1330 (8 do 10 kg). Ko se je vložek raztalil, smo vzeli prvi vzorec za analizo in pričeli v talino postopoma dodajati jeklene odpadke. Dodajali smo jih po 1, oziroma 0.5 kg, kar skupno znaša 3 do 7 kg. Po raztalitvi odpadkov smo vzeli končni vzorec za analizo in dobljeno jeklo izlili v kokilo. Iz količine vhodnih surovin in dobljenega jekla smo izračunali izplene jeklenih odpadkov (slika 1). 100 / 90 so\ S? 70- / z 60- LLi —1 50- / Q_ M A0- 301 20 -J io- 0 «3 li 35 «6 VZOREC Slika 1. I/pleni jeklenih odpadkov. Figure 1. Yields of sleel scrap after meiting. Valjarniški odbruski imajo le 23% izplen, kljub temu, da imajo 100% magnetnega dela. Iz tega sklepamo, da je železo v obliki Fe}04 in drugih oksidov. Torej smo z dodanimi odbruski vnesli v talino kisik, ki je povzročil oksidacijo kovin in tako nizek izplen. Ostružki iz proizvodnje industrijskih nožev imajo najvišji izplen—99%. Vidimo, da bi bili ostružki primerni za vračanje v proces izdelave jekla. Izplen odbruskov iz jeklovleka znaša 77%. Je bistveno večji od izplena valjarniških odbruskov. Razlika je v Tabela 1. Količine odbruskov in ostružkov iz proizvodnih obratov Železarne Ravne v letu 1990. Proizvodnja v Količina Količina Obrat letu 1990 (t) odbruskov ostružkov (t/leto) (%) (t/leto) (%) Jeklarna 144095 - - - - Valjam a 161171 3800* 2.4 - 2000** 1.2 - Kovačnica 29638 1050 3.5 - Jeklo vlek 12108 200 1.7 1200 9.9 Jekloiiv.: - LTU 7944 3600*** 45.3 - - - LPL 2744 1200*** 43.7 - - Ind. noži 1513 170 11.2 500 33.1 Pnevmatika 415 85 20.5 Vzme tarna 2440 - 66 2.7 Str.in deli 6352 500 7.8 Težki str. 1991 - 600 30.1 Orodjarna 270 - - 12 4.4 Armature 880 - - 80 9.1 Skupno: 7220 3042 Opombe: *—grobi obruski **—fini obruski ***—ocjpadek iz Jeklolivarne vsebuje poleg kovinskih količini odbruskov ta odpadek ni upoštevan. Tabela 2. Fizikalne lastnosti vzorcev. Vzorec Magn. del Olje Voda Nasip, teža (%) (%) (%) (kg/dm3) LPL 19.1 0 0 1.445 Valj. 100.0 0 0 2.125 Ind.n.* 100.0 0 1.605 Jekl. 100.0 4.0 8.9 1.075 LTU 74.7 0 0 2.445 Ind.n. 100.0 2.2 15.0 0.405 Kov. 100.0 0 0 1.750 Opomba: *—ostružki še odpadni livarski pesek in jekleni granulat. Pri skupni Tabela 3. Sejalna analiza vzorcev. Vzorec Vel. sita Zrnatost Delež delcev (mm) (mm) (%) 2 nad 2 0 LPL 1 1-2 0 0.63 0.63-1 0.8 pod 0.63 98.7 2 nad 2 2.85 Valj. 1 1-2 1.45 0.63 0.63-1 1.80 pod 0.63 93.70 2 nad 2 5.70 LTU 1 1-2 22.95 0.63 0.63-1 12.80 pod 0.63 58.00 tem, da ta nastaja pri mokrem brušenju z oljno emulzijo, ki preprečuje prekomerno segrevanje oziroma oksidacijo kovin. Odpadek iz livarne težkih ulitkov ima najnižji izplen— 21%. Nastaja pri čiščenju ulitkov. V njem je precej Si02, Cr?Oi in ALO3, kar povzroča nizek izplen. Izplen odbruskov iz proizvodnje industrijskih nožev znaša 95,5%. Precej je podoben odbruskom iz jeklovleka, le da je izplen še nekoliko višji. Do razlike v izplenu je prišlo predvsem zaradi manjšega odpraševanja pri pretaljevanju. Odbruski iz proizvodnje industrijskih nožev so lasaste oblike, medtem ko so odbruski iz jeklovleka v obliki drobnih delcev. Odbruski iz kovačnice imajo razmeroma ugoden izplen—79,4%. Na podlagi rezultatov lahko ocenimo, da bi bili za neposredno uporabo pri izdelavi jekla primerni ostružki iz proizvodnje industrijskih nožev, odbruski iz jeklovleka, industrijskih nožev ter kovačnice. Kemične sestave predzlitin so podane v tabeli 5. Z dodajanjem odpadkov v talino smo dobili neke vrste pred-zlitine, ki vsebujejo tudi večjo količino legimih elementov. A. Kert, J. Apat, J. Lamut: Pretaljevanje sekundarnih surovin Tabela 4. Kemijska analiza vzorcev. El. (%) VZORCI LPL Valj. Ind.n.* Jekl. LTU Ind.n. Kov. C 0.85 0.88 0.26 0.84 0.66 0.53 1.14 S 0.018 0.22 0.17 0.018 0.44 0.018 0.090 Si 37.7 0.83 0.34 1.82 14.7 0.71 0.31 Cr 0.8 2.87 0.37 9.68 7.66 3.16 9.81 Ni 0.06 0.21 0.14 0.24 0.16 0.20 0.24 Cu 0.01 0.22 0.14 0.28 0.10 0.21 0.17 Mn 0.39 0.35 0.39 0.40 0.95 0.41 0.26 Mo 0.03 1.49 0.08 0.06 0.06 0.77 0.64 P 0.009 0.020 0.017 0.023 0.025 0.019 0.017 Co 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.035 Al 0.62 0.32 0.12 5.60 0.13 1.53 V <0.01 0.49 0.03 0.03 0.06 0.51 0.77 W <0.01 1.96 0.49 0.04 <0.01 0.40 0.10 Fe 12.0 67.8 - 86.0 32.0 93.0 75.5 Opombi: Razliko do 100% predstavlja kisik kovinskih oksidov. *—ostružki. Tabela 5. Kemične sestave predzlitin. El. (%) PREDZLITINE Valj. Ind.n.* Jekl. LTU Ind.n. Kov. C 0.02 0.13 0.45 0.09 0.33 0.26 S 0.059 0.017 0.021 0.05 0.018 0.045 Si 0.01 0 1.25 0.01 0.37 0.12 Cr 0.02 0.25 3.25 0.69 2.02 3.48 Ni 2.93 0.28 0.41 0.26 0.28 0.23 Cu 0.29 0.28 0.19 0.20 0.20 0.21 Mn 0.02 0.07 0.58 0.06 0.39 0.16 Mo 1.04 0.05 0.06 0.04 0.46 0.28 P 0.02 0.015 0.015 0.014 0.013 0.015 Co 0.03 - 0.03 Al 0.003 0.052 0.124 0.007 0.06 0.152 V 0.02 - 0.27 0.24 W 0.48 0.29 - - 0.07 As 0.025 0.015 0.013 0.016 0.017 0.015 Sn 0.021 0.015 0.015 0.011 0.012 0.012 <,33 <,35 <,36 BRIKETIRAN VZOREC I I oksidni prah I bentonit Slika 2. Izpleni briketiranih vzorcev. Figure 2. Yields of briquetted samples after melting. Opomba: *—ostružki. 3.2 Pretaljevanje briketiranih vzorcev Poleg pretaljevanja odpadkov v razsutem stanju smo pre-taljevali tudi briketirane vzorce. Kot vezivo smo uporabili bentonit ter oksidni prah iz čistilne naprave jeklarne. Pretal-jevali smo jih na enak način kot odpadke v razsutem stanju in dosegli naslednje izplene, ki so razvidni iz slike 2. Če primerjamo izplene odpadkov v razsutem stanju z izpleni briketiranih vzorcev vidimo, da smo dosegli višji iz-plen samo pri odbruskih iz proizvodnje industrijskih nožev, pri vseh ostalih je bil nižji. To si razlagamo s tem, da sta bila potrebna za raztapljanje in taljenje briketov z bentonitnim vezivom višja temperatura in daljši čas, ki sta povzročila večji odgor. Nekoliko slabši izplen briketiranih odbruskov z oksidnim prahom pa bi lahko pripisali dodatnemu vezivu, ki vsebuje F^Oi in oksidira talino. 4 Zaključki Z našimi raziskavami smo prikazali kompleksno sestavo različnih odpadkov, ki nastajajo v Železarni Ravne. Za vred- notenje posameznih odpadkov smo uporabili več raziskovalnih metod, kot so optična mikroskopija, preiskave z mikrosondo, rasterjent itd. ob določitvi fizikalno kemičnih lastnosti. S poskusi pretaljevanja, oziroma taljenja odpadkov v talini jekla smo se želeli čim bolj približati delu na novi EOP, ki bo delala z. ostankom taline. V talino bo možno pnevmatično dodajati odpadke in jih v njej raztaliti. Za praktično uporabo bi bilo primerno odpadke tudi aglomeri-rati in briketirati s primernim vezivom. S pretaljevanjem, oziroma predelavo odpadkov, dobimo koristne surovine oziroma predzlitine, ki jih uporabimo pri izdelavi jekla, hkrati pa rešujemo ekološke probleme. Glede na koristne sestavine v predzlitinah je potrebno odpadke sortirati po sorodnih sestavah, kar pa je pri redni proizvodnji težko organizirati. Sortiran odpadek ima neprimerno večjo uporabno vrednost, to pa pomeni velike cenovne prihranke. Delo je izvleček iz diplomske naloge A. Kert, julij 1992, Odsek za metalurgijo, FNT-Univerza v Ljubljani. 5 Literatura 1 He Q.S„ C. Bryk. W.K. Lu: The recyclmg of steelmaking dusts using the LB furnace, International Conference on New smelting reduetion and near net shape casting tech-nologies for steel. SRNC, 1990. Korea, str. 258-270 2 Hennig M., H.J. Lehmkuhler: Termische Aufbereitung metallhaltiger Htittenreststoffe mit hilfe des Inmetco— Direktreduktionsverfahrens, Dritte Duisburger Recycling-Tage von Joachim Agst, Moers. 1988, str. 139-156 3 Walli R.A.. J.K. Pargeter, M.S. Mazanek: Plasma smelting of carbon steel electric are furnace dust for the production of zine, lead and inert slag. International Conference on New smelting reduetion and near net shape casting tech-nologies for steel, SRNC. 1990. Korea. str. 271-288 4 Auth R. and &: Die Entwicklung des Thvssen— Heissbrikettier—Verfahrens und die betriebliche Anwen-dung, Dritte Duisburger Recycling-Tage von Joachim Agst, Moers, 1988, str. 93-120 5 Pluschkell W.: Verhalten von /ing bei der stahlerzeugung im LD-Konverter. Dritte Duisburger Recycling-Tage von Joachim Agsl. Moers. 1988. str. 93-120